Warum wird E. coli für das Klonieren von Genen verwendet?

by Theresa Phillips

Ein vielseitiger Mikroorganismus mit unglaublichem Potenzial

Der Mikroorganismus Escherichia coli hat eine lange Geschichte der Verwendung in der biotechnologischen Industrie und ist immer noch der bevorzugte Mikroorganismus für die meisten Genklonierungsexperimente. Obwohl E. coli der allgemeinen Bevölkerung für die infektiöse Natur eines bestimmten Stammes bekannt ist (0157: H7), wissen nur wenige Menschen, wie vielseitig und nützlich E. coli für die genetische Forschung ist. Es gibt verschiedene Gründe, warum E. coli so weit verbreitet ist und immer noch ein gewöhnlicher Wirt für rekombinante DNA ist.

01 Genetische Einfachheit

Bakterien sind aufgrund ihrer relativ kleinen Genomgröße im Vergleich zu Eukaryoten nützliche Werkzeuge für die Genforschung. E. coli- Zellen haben nur etwa 4.400 Gene, während das Humangenomprojekt festgestellt hat, dass Menschen etwa 30.000 Gene enthalten. Auch Bakterien, einschließlich E. coli , leben ihre gesamte Lebenszeit in einem haploiden Zustand (mit einem einzigen Satz von ungepaarten Chromosomen). Folglich gibt es keinen zweiten Satz von Chromosomen, um die Auswirkungen von Mutationen während Protein-Engineering- Experimenten zu überdecken.

02 Wachstumsrate

Bakterien wachsen typischerweise viel schneller als komplexere Organismen. E. coli wächst unter typischen Wachstumsbedingungen rasch mit einer Rate von einer Generation pro 20 Minuten. Dies ermöglicht die Herstellung von Kulturen der logarithmischen Phase (mittlere bis maximale Dichte) über Nacht und genetischen Versuchsergebnissen in wenigen Stunden statt in mehreren Tagen, Monaten oder Jahren. Schnelleres Wachstum bedeutet auch bessere Produktionsraten, wenn Kulturen in hochskalierten Fermentationsprozessen verwendet werden.

03 Sicherheit

E. coli kommt natürlicherweise im Darmtrakt von Menschen und Tieren vor, wo es dem Wirt Nährstoffe (Vitamine K und B12) liefert. Es gibt viele verschiedene Stämme von E. coli , die Toxine produzieren oder unterschiedliche Infektionsgrade verursachen können, wenn sie aufgenommen werden oder in andere Teile des Körpers eindringen können. Trotz des schlechten Rufs eines besonders toxischen Stammes (O157: H7) sind E. coli im Allgemeinen relativ unschädlich, wenn sie mit angemessener Hygiene gehandhabt werden.

04 Das E. Coli Genom ist gut verstanden

Das Genom von E. coli war das erste, das vollständig sequenziert wurde (1997). Infolgedessen ist E. coli der am besten untersuchte Mikroorganismus. Fortgeschrittenes Wissen über seine Proteinexpressionsmechanismen macht es einfacher für Experimente zu verwenden, bei denen die Expression von Fremdproteinen und die Auswahl von Rekombinanten essentiell ist.

05 Fähigkeit, fremde DNA zu hosten

Die meisten Genklonierungstechniken wurden unter Verwendung dieses Bakteriums entwickelt und sind in E. coli noch erfolgreicher oder wirksamer als in anderen Mikroorganismen. Folglich ist die Herstellung kompetenter Zellen (Zellen, die fremde DNA aufnehmen) nicht kompliziert. Transformationen mit anderen Mikroorganismen sind oft weniger erfolgreich.

06 E Coli ist einfach zu pflegen

Weil es so gut im menschlichen Darm wächst, ist es für E. coli einfach, dort zu wachsen, wo Menschen arbeiten können. Beispielsweise:

Es ist am angenehmsten bei Körpertemperatur. Während 98,6 Grad für die meisten Menschen ein bisschen warm sein können, ist es einfach, diese Temperatur im Labor aufrecht zu erhalten.
E. coli lebt im menschlichen Darm, was bedeutet, dass es nicht wählerisch ist. Im Wesentlichen ist es glücklich, jede Art von vorverdautem Essen zu konsumieren.
Es kann sowohl aerob als auch anaerob wachsen. So kann es sich im Darm eines Menschen oder Tieres vermehren, ist aber in einer Petrischale oder einem Kolben gleichermaßen glücklich.

Wie E. Coli einen Unterschied macht

E. Coli ist ein unglaublich vielseitiges Werkzeug für Gentechniker; Als Ergebnis hat es bereits eine erstaunliche Palette von Medikamenten und Technologien hervorgebracht. Es ist laut Popular Mechanics sogar der erste Prototyp eines Biocomputers: "In einem modifizierten E. coli-Transkriptor", den Forscher der Stanford University im vergangenen März entwickelt haben, steht ein DNA-Strang für den Draht und die Enzyme Für die Elektronen ist dies möglicherweise ein Schritt zum Aufbau funktionierender Computer in lebenden Zellen, die programmiert werden könnten, um die Genexpression in einem Organismus zu kontrollieren. " Solch ein Kunststück konnte nur mit der Verwendung eines Organismus erreicht werden, der gut verstanden ist, einfach zu arbeiten ist und in der Lage ist, schnell zu replizieren.